一种解耦型六维力检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置，属于传感器技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来机器人行业蓬勃发展，各种各样机器人的控制都会涉及到传感器技术，六维力检测技术是一项尖端技术，同时也是机器人传感器技术的重要组成环节。国外对六维力检测技术的研究起步较早，发展较好，国外现在已经制造出许多可以完成复杂运动的机器人，这都依赖于他们先进的六维力检测装置。我国现有的六维力检测装置大多结构复杂，工艺性差，需要繁杂的工艺过程，主要分为电阻应变式、电容式、电感式、压电式、光电式等。
【发明内容】
[0003]本发明是为解决现有六维力检测装置结构复杂，工艺过程繁杂和适应性差的问题，进而提供一种解耦型六维力检测装置。
[0004]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:一种解耦型六维力检测装置，它包括载物台、六维力转接板、基座和六维力传感检测器；
[0005]六维力传感检测器包括弹性体和二十个应变片；弹性体包括方形框架、弹性连接架、两个弹性件、两个第一悬臂梁、两个第二悬臂梁、两个第三悬臂梁、两个第四悬臂梁、两个第五悬臂梁和两个第六悬臂梁；
[0006]弹性连接架安装在方形框架内的中部，弹性连接架包括弯曲弹性板、两个长直弹性板和两个短直弹性板;两个长直弹性板和两个短直弹性板分别镜像设置，长直弹性板的一端与短直弹性板的一端垂直设置且二者一体制成，两个短直弹性板的另一端固接有弯曲弹性板；
[0007]弯曲弹性板与长直弹性板之间由内向外平行布置有第六悬臂梁和第五悬臂梁，第六悬臂梁的一端与短直弹性板的一端连接，两个第六悬臂梁的另一端与弹性连接臂连接，第五悬臂梁的一端与长直弹性板的一端连接，第五悬臂梁的另一端与短直弹性板连接；
[0008]弹性连接架的两外侧分别布置有第一悬臂梁、第二悬臂梁、第三悬臂梁、第四悬臂梁和弹性件;两个第一悬臂梁、两个第二悬臂梁、两个第三悬臂梁、两个第四悬臂梁和两个弹性件分别镜像设置;第一悬臂梁、第二悬臂梁与长直弹性板平行设置，位于弹性连接件同一外侧的第一悬臂梁和第二悬臂梁并排间隔设置，第一悬臂梁和第二悬臂梁的一端与方形框架的内壁连接，第一悬臂梁和第二悬臂梁的另一端与安装在方形框架上的弹性件连接，弹性件与长直弹性板之间连接有平行设置的第三悬臂梁和第四悬臂梁，第三悬臂梁与第一悬臂梁垂直设置；
[0009]每个第一悬臂梁的正面和背面各粘贴有一个应变片，每个第二悬臂梁的正面和背面各粘贴有一个应变片，每个第五悬臂梁的上面和下面各粘贴有一个应变片，每个第四悬臂梁的上面和下面各粘贴有一个应变片，与弯曲弹性板相对的第六悬臂梁和第五悬臂梁的内侧面上各粘贴有一个应变片;基座上由下至上依次布置有六维力传感检测器、六维力转换板和载物台；六维力传感检测器与基座可拆卸连接，载物台与六维力转换板可拆卸连接，载物台与六维力传感检测器可拆卸连接。
[0010]本发明的有益效果是:本发明的一种解耦型六维力检测装置可以通过解耦来测量出一个空间作用力沿三个相互垂直坐标轴方向的力和绕这些轴的转矩的大小，更进一步的可以求得空间力的作用点及其在空间各方向上的分力大小。该装置可以应用于六维力传感器中用于对检测仿生行走机器人脚部力量进行监测，还可以更广泛的应用于其他各种需要测量六维力的领域。本发明装置由载物台、六维力转接板、六维力传感检测器及基座组成，结构简单，使用方便可靠，通过测量装置内部十二根悬臂梁的变形情况计算得到作用在装置上的三个垂直方向上的力以及沿着三个旋转轴上的转矩大小。
[0011 ]本装置属于应变式六维力检测装置，只需要应变片即可进行测量，较其他类型来说测量原理简单，不需要设计复杂的机械结构和繁杂的工艺过程。此外本装置还具有结构紧凑，占地面积小，安装使用方便等优势。此六维力检测装置对于行走机器人的研究以及其他需要检测空间力信息的领域都具有重大意义。
[0012]本发明所采用的技术方案应用于各种各样的行走机器人，也可以更广泛的应用于各种需要对空间力进行检测的场合，具有很高的应用价值，具有广泛适应性，结构简单紧凑，通过螺钉进行组装，使用方便，灵敏度可调，可以进行较大范围内六维力的测量。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的整体结构示意图，
[0014]图2是载物台的结构示意图，
[0015]图3是六维力转接板的结构示意图，
[0016]图4是基座的结构不意图，
[0017]图5是六维力传感器的结构示意图，
[0018]图6是第三横梁和第四横梁的下表面上粘贴有应变片的结构示意图，
[0019]图7是第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁、第五横梁和第六横梁上粘贴有应变片的结构示意图，
[0020]图8是第一横梁、第二横梁、第五横梁和第六横梁粘贴有应变片的结构示意图，
[0021 ]图9是通过检测应变片电阻变化得到的各悬臂梁的受力情况示意图，
[0022]图10是计算各力矩时各合力及其对应力臂的示意图。
【具体实施方式】
[0023]【具体实施方式】一:结合图1-图8说明，本实施方式的一种解耦型六维力检测装置，它包括载物台2、六维力转接板4、基座6和六维力传感检测器；
[0024]六维力传感检测器包括弹性体和二十个应变片10;弹性体包括方形框架12、弹性连接架13、两个弹性件14、两个第一悬臂梁1、两个第二悬臂梁3、两个第三悬臂梁5、两个第四悬臂梁7、两个第五悬臂梁9和两个第六悬臂梁11;
[0025]弹性连接架13安装在方形框架12内的中部，弹性连接架13包括弯曲弹性板13-1、两个长直弹性板13-2和两个短直弹性板13-3;两个长直弹性板13-2和两个短直弹性板13-3分别镜像设置，长直弹性板13-2的一端与短直弹性板13-3的一端垂直设置且二者一体制成，两个短直弹性板13-3的另一端固接有弯曲弹性板13-1 ；
[0026]弯曲弹性板13-1与长直弹性板13-2之间由内向外平行布置有第六悬臂梁11和第五悬臂梁9，第六悬臂梁11的一端与短直弹性板13-3的一端连接，两个第六悬臂梁11的另一端与弹性连接臂15连接，第五悬臂梁9的一端与长直弹性板13-2的一端连接，第五悬臂梁9的另一端与短直弹性板13-3连接；
[0027]弹性连接架13的两外侧分别布置有第一悬臂梁1、第二悬臂梁3、第三悬臂梁5、第四悬臂梁7和弹性件14;两个第一悬臂梁1、两个第二悬臂梁3、两个第三悬臂梁5、两个第四悬臂梁7和两个弹性件14分别镜像设置;第一悬臂梁1、第二悬臂梁3与长直弹性板13-2平行设置，位于弹性连接件同一外侧的第一悬臂梁1和第二悬臂梁3并排间隔设置，第一悬臂梁1和第二悬臂梁3的一端与方形框架12的内壁连接，第一悬臂梁1和第二悬臂梁3的另一端与安装在方形框架12上的弹性件14连接，弹性件14与长直弹性板13-2之间连接有平行设置的第三悬臂梁5和第四悬臂梁7，第三悬臂梁5与第一悬臂梁1垂直设置；
[0028]每个第一悬臂梁1的正面和背面各粘贴有一个应变片10，每个第二悬臂梁3的正面和背面各粘贴有一个应变片10，每个第五悬臂梁5的上面和下面各粘贴有一个应变片10，每个第四悬臂梁7的上面和下面各粘贴有一个应变片10，与弯曲弹性板13-1相对的第六悬臂梁11和第五悬臂梁9的内侧面上各粘贴有一个应变片10;
[0029]基座6上由下至上依次布置有六维力传感检测器、六维力转换板4和载物台2;六维力传感检测器与基座6可拆卸连接，载物台2与六维力转换板4可